Windenergie
Wind is bewegende lucht, en bevat dus bewegingsenergie. In de meest algemene betekenis is windenergie de energie die gewonnen wordt door deze bewegingsenergie om te zetten in een bruikbare vorm. Vroeger werd windenergie met windmolens direct omgezet in mechanische arbeid. Tegenwoordig wordt het woord windenergie vooral gebruikt voor de elektrische energie die met een windturbine uit de wind gewonnen wordt.
De belangrijkste voordelen van windenergie zijn de vermindering van milieuvervuiling door fossiele brandstoffen, de duurzaamheid van windenergie en de verminderde afhankelijkheid van de olieproducerende landen. De belangrijkste nadelen zijn de hoge prijs (ongeveer anderhalf à drie maal zo duur als grijze stroom, wat momenteel door subsidies wordt opgevangen), de variatie in het windaanbod en de invloed daarvan op de bedrijfszekerheid van het elektriciteitsnet, en de inpassing in het landschap die als lelijk kan worden ervaren.
[bewerk] Geschiedenis
Verreweg de belangrijkste bijdrage van windenergie is ten behoeve van transport geweest: zeilschepen zijn al zo oud als de geschiedschrijving. Waar en wanneer de windmolen voor het eerst werd toegepast is onduidelijk. Sommige bronnen noemen China als geboorteplaats van de windmolen. Andere bronnen vermelden Perzië in de 5e eeuw voor onze jaartelling. Waarschijnlijk is dat sinds de 12e eeuw het gebruik van de windmolen in West-Europa opgang maakte. De oudste molen van de Lage Landen dateert uit 1183 en werd gebouwd in het graafschap Vlaanderen te Wormhout. Belangrijke toepassingen van windmolens waren het malen van graan, het pompen van water en later ook het zagen van hout. Het gebruik van windenergie heeft in Nederland een grote vlucht genomen met de inpoldering en de droogmakerijen in de 17e eeuw. Dankzij windenergie kreeg Nederland zijn huidige aanzien.
[bewerk] Neergang
Met de uitvinding van de stoommachine in de 19e eeuw was het echter gedaan met de windenergie. Stoom werd een krachtig en betrouwbaar hulpmiddel dat kon worden ingezet zonder afhankelijk te zijn van de wispelturigheid van de wind. Windmolens verdwenen daardoor langzamerhand uit ons landschap. Alleen voor kleinschalige toepassingen bleef het gebruik van windenergie tot ver in de 20e eeuw gehandhaafd. Denk hierbij aan de kleine molens die in de polders lokaal een waterregeling uitvoerden, een zelfde type molen dat in Amerika op veel plaatsen een waterwinfunctie had.
[bewerk] Elektriciteitsopwekking
Met de ontwikkeling van de elektriciteit in de negentiende eeuw werden ook pogingen ondernomen om elektriciteit te winnen met behulp van windenergie. Elektriciteit door windenergie kon echter alleen op kleine schaal economisch worden ingezet in gebieden waar nog niet was geïnvesteerd in infrastructuur. Pas na het doemscenario van de Club van Rome en de oliecrisis van 1973 begon het besef te groeien dat fossiele energie eindig is en dat te zijner tijd alternatieven zouden moeten worden gebruikt. De overheid stelde subsidies ter beschikking en er werd driftig geëxperimenteerd met alternatieve bronnen van energie. Nieuwe modellen als de Darrieus- en Savoniusrotor werden onderzocht. De 70er en 80er jaren van de twintigste eeuw kenmerkten zich door veel kleine particuliere initiatieven. Eenvoudige windmolens met generatoren van enkele kW tot enkele tientallen kW verrezen in de polders op plaatsen waar behoefte was aan elektriciteit. Dankzij subsidiëring waren sommige experimenten zelfs rendabel. Maar al snel werd ontdekt dat het niet makkelijk was om zich aan te sluiten aan het net. Verschillende landen startten projecten om elektriciteit op grotere schaal te winnen. Veel landen begonnen met experimenten om windenergie te winnen. In 2003 was het vermogen mondiaal opgelopen naar 31 GW, tegen 2 GW twaalf jaar daarvoor.
[bewerk] Opgewekte hoeveelheid elektrische energie
De opbrengst van een windmolen hangt af van een aantal factoren:
- de windsnelheid: het afgegeven vermogen is evenredig met de derde macht van de windsnelheid.
- de plaats waar de turbine staat: aan de kust en vooral boven open zee waait het meestal harder dan diep landinwaarts;
- het deel van de tijd waarin de turbine kan draaien: een windmolen gaat draaien vanaf windkracht 2-3 en wordt stilgezet boven windkracht 10 (afhankelijk van het type) om overbelasting te voorkomen.
- het rotoroppervlak: hoe groter de bladen, hoe hoger de opbrengst.
- de hoogte van de turbine: op grotere hoogte waait het doorgaans harder, maar landinwaarts is de windsnelheid overdag onder ongeveer 90 meter gemiddeld hoger dan daarboven.
- de tijd van de dag: boven land waait het overdag tot een hoogte van ongeveer 90 meter gemiddeld harder dan 's nachts;
- het seizoen: in de winter waait het gemiddeld harder dan in de zomer.
Een standaard windmolen met 2 of 3 bladen, met een diameter van 40 m en een masthoogte van 50 m, kan bij een optimale windsnelheid (windkracht 6) 500 - 750 kW leveren. Een zeer grote windmolen met een rotordiameter van 60 m en een masthoogte van 70 m kan een vermogen hebben van 1 tot 1,5 MW (MegaWatt).
In Nederland worden in de westelijke en noordelijke kustgebieden vermogens gerealiseerd van 800 -1200 kWh/jaar per m² rotoroppervlak. Meer landinwaarts is de opbrengst lager: 500 - 800 kWh/jaar per m². Het gemiddelde vermogen zal naar verwachting door technische ontwikkelingen nauwelijks nog toenemen.
Het jaargemiddelde van de windsnelheid op een bepaalde plaats en ashoogte is redelijk constant zodat het gemiddeld vermogen goed te voorspellen is. De gemiddelde productiefactor (de verhouding van geleverd vermogen en nominaal vermogen) van een windturbine aan land in Nederland bedroeg over de afgelopen jaren 17 (+/-4)%[1]. In 2004, een jaar met meer wind dan in 2003 en 2005, leverden de turbines samen gemiddeld 20% van hun nominale vermogen. De lage productiefactor wordt veroorzaakt door het verschijnsel dat het meestal niet hard genoeg waait om windturbines vortdurend op volle toeren te laten draaien.
In 2004 was volgens het CBS het totaal geïnstalleerd vermogen in alle centrales circa 21,5 Gigawatt[2]. Duurzame energie droeg in 2004 voor 1,8% bij aan de totale energievoorziening in Nederland[3]. De doelstelling van de overheid is dat 10% van alle verbruikte elektriciteit in Nederland in het jaar 2020 duurzaam opgewekt moet zijn. Als tussendoelstelling geldt 5% in 2010.
[bewerk] Afstand tussen windmolens
Windturbines moeten op een bepaalde minimale afstand van elkaar staan. Een vuistregel voor de onderlinge afstand is vijf keer de diameter van de rotor. Een kleinere onderlinge afstand heeft tot gevolg dat de turbines niet optimaal profiteren van de wind. Ze staan dan bij sommige windrichtingen in elkaars luwte, en de opbrengst daalt daardoor. Doordat er steeds grotere turbines op de markt komen, bestaat er een trend dat windmolens steeds verder uit elkaar komen te staan en dat projecten ook meer molens gaan omvatten. In de praktijk blijkt dat enkele grotere windmolens meer kWh opleveren dan meerdere kleinere voor hetzelfde geïnvesteerd vermogen.
[bewerk] Milieu en hinderaspecten van windturbineparken
[bewerk] Energiegebruik
Tijdens de levenscyclus van een windturbine wordt niet alleen energie geproduceerd maar ook verbruikt voor winning van de benodigde grondstoffen, productie, onderhoud, regelelektronica en afbraak. Daarnaast bevat een windturbine onderdelen van uit aardolie afgeleide kunststof. Een windturbine verdient dit energieverbruik in een periode van 3 tot 6 maanden terug.
[bewerk] Radar
Windturbines kunnen storingen op radarbeelden veroorzaken. Plaatsing in de buurt van radarstations is daardoor meestal niet mogelijk. Er wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheid om de rotor van windturbines te voorzien van een radarstralingabsorberende laag (zoals bij stealthvliegtuigen) en naar de mogelijkheid om radarstations uit te rusten met software die de radarreflecties van windturbines kan wegfilteren. Sinds 2005 blijkt het mogelijk om te overleggen met het ministerie van defensie en afspraken te maken, ook als zij vroeger ergens maximale bouwhoogtes eisten.
[bewerk] Vogels
Vogels kunnen schade ondervinden van windturbines door botsingen met windturbines en door verdringing van het leef- en broedgebied. Wanneer er in Nederland 1500 MW aan windturbines wordt opgesteld zal dit naar schatting 30.000 directe vogelslachtoffers per jaar maken. Ter vergelijking: het verkeer maakt jaarlijks twee miljoen vogelslachtoffers, de jacht anderhalf miljoen en hoogspanningsleidingen één miljoen. Het effect van verdringing van de biotoop is minder duidelijk.
[bewerk] Scheepvaart
Windturbines op zee vormen niet te verwaarlozen obstakels voor de scheepvaart, waardoor plaatsing in de buurt van drukbevaren routes risico's oplevert. De kans op een aanvaring is vooral groot bij slecht zicht en zwaar weer, als schepen van hun ankers lopen of problemen ervaren bij het handhaven van de voorgeschreven koers. Plannen voor plaatsing van windturbineparken op de Noordzee stuiten daarom op bezwaren.
[bewerk] Schaduwhinder
Wanneer de zon schijnt werpt de rotor van een windturbine een bewegende slagschaduw. Dit stroboscopisch effect kan men als vervelend ervaren.
Afstand speelt een grote rol bij hinder van slagschaduw. Bij grotere afstanden is er minder hinder, doordat de wiek dan niet de hele zonneschijf kan verbergen. Ook de frequentie is belangrijk. Door de langzame draaiing van de molens van tegenwoordig is dat steeds minder geworden. De slagschaduw is merkbaar in een vlindervormig gebied. De slagschaduw verplaatst zich in de loop van de dag van west naar oost. In de zomer, als de zon hoog staat, is het gebied kleiner dan in de winter.
Als in de omgeving van een windturbine de slagschaduw als hinderlijk wordt ervaren, dan kan de betreffende windmolen even worden stilgezet tijdens het passeren van de slagschaduw. Van te voren is precies te voorspellen in welk gebied rond een te bouwen windmolen slagschaduw hinderlijk zou kunnen worden.
[bewerk] Microklimaat
Door de turbulentie (wervelingen) achter een draaiende windtubine worden hogere en lagere luchtlagen met elkaar gemengd. Dat veroorzaakt vooral 's nachts een hogere windsnelheid (tot enkele m/s) en hogere temperatuur (in de orde-grootte van een graad) op grondniveau.
[bewerk] Landschap
Zeker met de toenemende masthoogtes zijn windturbines sterk in het landschap aanwezig. In de beginperiode van windenergie werden vooral individuele windturbines geplaatst wat een "rommelig" effect gaf. Tegenwoordig worden windturbines voornamelijk geplaatst in lijn- en clusteropstellingen die meer aansluiten bij bestaande elementen in het landschap zoals wegen en kanalen. Desondanks worden windturbine(parken) door velen als storend of lelijk ervaren. Men spreekt dan van horizonvervuiling of landschapsvervuiling. Zo werd een gepland windmolenpark voor de kust van Knokke uiteindelijk verplaatst naar een dieper in zee gelegen zandbank, onder andere vanwege het horizonvervuilend aspect op de kustplaats[4].
Deze perceptie is subjectief. De indruk is bijvoorbeeld anders als omwonenden mede-eigenaar van de windmolen zijn. Of als een rij windmolens een algemeen erkende grens markeren, zoals bijvoorbeeld de Peelrand breuk of een dijk aan de kust. Op Kreta is een windmolenpark halfweg tussen Matala en Knossos een toeristische trekpleister vanwege het panoramische uitzicht.
Doordat er steeds grotere turbines op de markt komen, bestaat er een trend dat windmolens steeds verder uit elkaar komen te staan en dat projecten ook meer molens gaan omvatten. Daarbij kan volgens de betrokken landschapsarchitecten dan een grootser en mooier landschappelijk ontwerp worden gemaakt.
Windmolens kunnen goed worden "verstopt" in bossen. Doordat tegenwoordig de mast ver boven de gebruikelijke hoogte van bomen uitsteekt vangt hij toch voldoende wind. De molens zijn in het bos niet te zien en vlak bij het bos staan ze achter de hoge horizon van de bosrand.
[bewerk] Geluid
Het geluid van een windturbine heeft twee oorzaken: het mechanische geluid van de bewegende delen in de gondel en het zoevende geluid van het draaien van de rotorbladen. Bij moderne windturbines is de gondel goed geïsoleerd en is alleen de geluidsproductie van de rotorbladen van belang.
De geluidsproductie van een windturbine neemt toe met de windsnelheid. Voor een moderne windturbine ligt de brongeluidssterkte in het bereik tussen 91 en 102 dB(A). Maar dit is lager bij nog modernere types die sinds 2004 op de markt zijn gekomen. Deze turbines hebben geen versnellingsbak meer tussen de rotor en de generator, een belangrijke bron van lawaai en slijtage. Dit type turbine is te herkennen aan de beduidend kortere gondel.
Een tweede verbetering is een ander wiekprofiel, dat is te herkennen aan (kleine) dwarsvleugeltjes aan de tips van de wieken. Daardoor wordt de luchtstroom langs de tip minder chaotisch, waardoor het geluid ook afneemt. De tip is de grootste lawaaibron omdat daar de luchtsnelheid het grootst is.
Afstand en sterkte spelen een rol bij de mate van hinderlijkheid. Producenten van windenergie beweren dat als de afstand groter is dan 300 meter er bijna geen sprake meer is van geluidshinder. Onderzoek door Frits van den Berg van de Universiteit Groningen toont echter aan dat vooral het geluid tijdens de nachtperiode hinderlijk kan zijn, zelfs tot op een afstand van 2 kilometer. In de nacht gaat de wind op grondniveau vaak liggen, maar op grote hoogte kan het juist extra hard gaan waaien. De rekenmodellen voor geluid zijn vaak gebaseerd op de windsnelheden op 10 meter hoogte, terwijl een windturbine tot 80 meter hoog kan zijn. Door ontbreken van achtergrondniveau van wind en verkeer in de nacht is het geluid van de bladen van de turbines dan juist extra goed hoorbaar, met name omdat het geluid van de turbines over de tijd varieert (Van den Berg 2006).
[bewerk] Ruimtebeslag
Een windturbinepark beslaat een grote oppervlakte. Van deze oppervlakte wordt slechts 1% ingenomen door de mastvoet en transformatorhuisjes. Hoge bebouwing van het gebied rond een windturbine (met een te korte mast) leidt tot een lagere opbrengst. Voor het overige kunnen windturbineparken met bijna alle activiteiten en landschapstypen worden gecombineerd, als dat gewenst is. Agrarisch gebruik en industrieterrein komt het meest voor. Maar omdat de commercieel beschikbare masthoogte ook toeneemt komen ook bossen in aanmerking voor een windparklocatie. Daarin zijn ze bovendien voor de korte en middellange afstand visueel goed afgeschermd.
[bewerk] Regelgeving
Voor het plaatsen van windturbines moet een bouwvergunning en een milieuvergunning worden verleend, hierin wordt beoordeeld of de bouw in het bestemmingsplan past. In Nederland worden de milieueffecten gereguleerd via de Algemene Maatregel van Bestuur 487 "Besluit Voorzieningen en Installaties Milieubeheer". In dit besluit is onder meer aangegeven dat woningen op ten minste 4 maal de ashoogte dienen te liggen. Daarnaast zijn in dit Besluit geluidnormen opgenomen die ruimer zijn bij toenemende windsnelheid. In het algemeen geldt dat in landelijke gebieden bij specifieke windrichting en windsnelheid de windturbine goed hoorbaar is terwijl aan de geluidnormen wordt voldaan. Verder is in een aantal speciaal aangewezen gebieden de Europese Vogel- en Habitatrichtlijn van toepassing.
[bewerk] Integratie in het elektriciteitsnet en zekerheid van de elektriciteitsvoorziening
[bewerk] Kwaliteit van de stroom
Bij veel oudere windturbines is de generator direct aan het elektriciteitsnet gekoppeld (het zogenaamde Deense concept). Dit heeft tot gevolg dat de rotorsnelheid door de frequentie van het net wordt bepaald. Dit kan bij een grote penetratiegraad van windenergie op momenten van een groot windaanbod tot variatie van de frequentie en instabiliteit van het net leiden. Echter zulke turbines worden nauwelijks meer geproduceerd. Moderne windturbines zijn vrijwel allemaal variabele-snelheidsturbines. Bij deze turbines wordt de stroom geheel of gedeeltelijk via een AC-DC-AC-omvormer naar het elektriciteitsnet gevoerd. Dit soort turbines kunnen, bij voldoende windaanbod, zelfs helpen de frequentie van het net stabieler te maken.
[bewerk] Uitbreiding van het elektriciteitsnet
Op plaatsen die geschikt zijn voor windturbineparken is het elektriciteitsnet daarvoor niet altijd geschikt. Dit maakt dan een uitbreiding of een versterking van het elektriciteitsnet noodzakelijk.
[bewerk] Variabiliteit van het windaanbod
De windsnelheid is niet constant. Sterker nog, het waait zelfs in de lage landen wel eens helemaal niet. Windturbines beginnen energie te leveren bij windkracht 2 - 3. Bij windkracht 6 leveren ze hun volle vermogen en dat blijft zo tot ruim windkracht 10. Daarboven moeten oudere molens uit veiligheidsoverwegingen worden stilgezet. Sinds 2005 zijn er echter ook molens beschikbaar die tot windkracht 12 blijven doordraaien en energie leveren. Dat is bij die molens echter nooit meer dan het maximaal vermogen van de generator. Het gemiddeld geleverde vermogen van een moderne windturbine is daardoor ca 35% van het nominale vermogen. In de huidige situatie wordt deze variabiliteit opgevangen door bestaande conventionele centrales. Deze variatie in energielevering komt bovenop de gebruikelijke variatie in de dagelijkse vraag aan elektrische energie. Conventionele installaties moeten daarom in staat zijn naast de variatie in de vraag ook de variatie in het aanbod op te vangen.
De productie van een windturbine kan door het variabele windaanbod sterk variëren. Het komt voor dat een windturbine een hele dag niets produceert, maar het komt ook voor dat een windturbine een hele dag vrijwel het maximale vermogen levert. In een gemiddelde wintermaand produceert een windturbine daardoor 2 keer zoveel als in een gemiddelde zomermaand. Maar een maandproductie kan ook wel eens het dubbele of slechts de helft zijn van een gemiddelde maand. Op jaarbasis kan de productie 20 % naar boven en naar beneden afwijken van een gemiddeld jaar, en zelfs over een periode van 10 jaar zijn afwijkingen van 10 % mogelijk.
Kerncentrales en conventionele centrales zijn overigens ook niet 100% betrouwbaar. Onderhoud en storingen zorgen voor geplande en ongeplande uitval. Daarnaast zijn kolen- en kerncentrales niet snel regelbaar en dienen ze altijd te worden aangevuld door snel regelbare centrales om op veranderende vraag te kunnen reageren. Op dit moment is er voldoende capaciteit van conventionele elektriciteitscentrales om ook de variaties in het aanbod van windenergie op te vangen. Een aantal onderzoeken laat zien dat ca 20% windelektriciteit mogelijk is zonder dat er extra conventionele back-up of opslag nodig is. Bij een grotere penetratiegraad (en daarmee een lager capaciteitskrediet) zijn andere oplossingen noodzakelijk. Een aantal oplossingsrichtingen waar aan wordt/werd gedacht zijn:
- Gebruik van de opslagmogelijkheid van buitenlandse waterkrachtcentrales. In west Denemarken wordt dit al toegepast. Via een HVDC kabel wordt gebruikgemaakt van de opslagcapaciteit van Noorse waterkrachtcentrales (zie NorNed-kabel).
- Middeling in het elektriciteitsnet: gebruikmaken van de Europese of wereldwijde spreiding van vraag en aanbod. Bekeken over een groter gebied nemen de variaties in elektriciteitsvraag en windaanbod af. Voor deze optie dienen de internationale koppelnetten te worden versterkt.
- Snel inschakelbare opwekking met brandstofcellen. In de regio Rotterdam startte in 2005 een proef waarbij 50MW vermogen binnen 1 minuut kon worden ingeschakeld. Het gebruikte waterstofgas is daar een restproduct uit de chemische industrie.
- Zeer decentrale opwekking. De Gasunie is in 2005 een proef gestart met CV ketels die op commando ook stroom opwekken. Dit heet het "Virtual Power Plant" concept. Naar behoefte worden CV ketels in het land bijgeschakeld. Bij iets grotere vermogens heet dit "Micro Warmte Kracht" eenheid.
- Flexibeler maken energievraag: Omdat elektriciteit voor vaste tarieven wordt verhandeld, is de vraag vrij onafhankelijk van het aanbod. Er worden technieken onderzocht om via variabele tarieven de vraag naar elektriciteit aan het aanbod aan te passen.
- gebruikmaken van de complementaire eigenschappen van zonne-energie, simpel gezegd: windstil weer is vaak zonnig, bij bewolkt weer waait het vaak.
- Ondergrondse opslag van gecomprimeerde lucht in lege gasvelden.
- Ondergrondse opslag van verzadigde stoom
- Splitsing van water in waterstof en zuurstof (zie: waterstofeconomie)
- Opslag van windenergie in Nederland via waterkracht in spaarbekkens (zie Plan Lievense)
- Opslag van windenergie in Nederland via waterkracht in ondergrondse schachten.
Veel van deze technieken bestaan alleen nog op de tekentafel of bevinden zich in een experimenteel stadium. De laatste twee opties zijn in de jaren zeventig onderzocht maar werden niet uitgevoerd wegens economische onhaalbaarheid. Oplossing van dit probleem zal in ieder geval niet zonder een prijs zijn.
[bewerk] Huidige en potentiële bijdrage aan de energievoorziening
Op 1 januari 2003 stonden in Nederland 1467 windturbines opgesteld met een gezamenlijk nominaal vermogen van 679 MW. In 2004 leverden de turbines 1853 GWh, ofwel 1,63% van het Nederlandse elektriciteitsverbruik en 0,47% van het totale Nederlandse energieverbruik (uitgedrukt in vermeden primaire energie). Eind 2005 stonden er 1707 windturbines, samen nominaal 1219 MW, waarmee 1,8% van het totale elektriciteitsverbruik in Nederland werd opgewekt.
De verwachting is dat er windmolens met een totaal nominaal vermogen van ca. 1500 MW (effectief vermogen 250 MW) in Nederland op land te plaatsen zijn. Verdere groei zal offshore moeten plaatsvinden. Het potentieel voor windenergie op zee wordt geschat op 2 maal het Nederlandse elektriciteitsverbruik.
De lange termijntoename van het elektriciteitsgebruik, 3% per jaar, is een indicatie dat ook energiebesparing hard nodig is. Want 3% per jaar betekent dat iedere dag ongeveer 8 extra windturbines van 600 kW, of 2 extra windturbines van 2,4 MW nodig zijn om de groei bij te houden. Er is de laatste jaren dan ook veel stroom geïmporteerd uit het buitenland.
Wereldwijd wordt het theoretisch potentieel voor windenergie op land geschat op 6 maal het wereldelektriciteitsgebruik of 1 maal het wereldenergiegebruik (gebaseerd op windturbine techniek en elektriciteitsverbruik van 2001) (Hoogwijk 2004).
Tabel I: Het aandeel van windenergie van de elektriciteitsvoorziening in Nederland. (Bron CBS)
| Jaar | Opgesteld vermogen op einde verslagjaar (MW) | Vermeden primaire energie (TJ) | Vermeden prim. energie (% totaal verbruik) | Vermeden emissie CO2 (kton) | Vermeden emissie CO2 in % tot. emissie | Energie-productie (GWh) | Energie-productie (% totaal elektriciteits-verbruik) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1990 | 50 | 495 | 0,02 | 36 | 0,02 | 56 | 0,07 |
| 1991 | 83 | 778 | 0,03 | 55 | 88 | 0,11 | |
| 1992 | 101 | 1 300 | 0,05 | 92 | 147 | 0,18 | |
| 1993 | 131 | 1 558 | 0,05 | 108 | 174 | 0,21 | |
| 1994 | 152 | 2 116 | 0,07 | 150 | 238 | 0,27 | |
| 1995 | 250 | 2 790 | 0,09 | 201 | 0,12 | 317 | 0,36 |
| 1996 | 296 | 3 755 | 0,12 | 266 | 437 | 0,47 | |
| 1997 | 324 | 3 977 | 0,13 | 281 | 475 | 0,50 | |
| 1998 | 363 | 5 321 | 0,18 | 379 | 640 | 0,64 | |
| 1999 | 410 | 5 338 | 0,18 | 373 | 645 | 0,63 | |
| 2000 | 447 | 6 861 | 0,22 | 482 | 0,29 | 829 | 0,79 |
| 2001 | 485 | 6 975 | 0,22 | 493 | 0,28 | 825 | 0,77 |
| 2002 | 670 | 7 976 | 0,25 | 563 | 0,32 | 946 | 0,87 |
| 2003 | 906 | 11 112 | 0,34 | 789 | 0,45 | 1 318 | 1,20 |
| 2004 | 1 073 | 15 594 | 0,47 | 1 096 | 0,61 | 1 867 | 1,63 |
| 2005 | 1 224 | 17 262 | 0,52 | 1 213 | 0,69 | 2 067 | 1,81 |
[bewerk] Het rendement
[bewerk] Financieel
Wanneer de gunstigste locaties het eerst worden gebruikt, kan de helft van het wereldwijde elektriciteitsverbruik voor 6 dollarcent per kWh of minder worden opgewekt. Voor 7 dollarcent per kWh of minder kan het hele wereldelektriciteitsverbruik worden geleverd. (Hoogwijk 2004). Uiteraard moet er dan wel technologie zijn om die energie op de gewenste manier over tijd en plaats te spreiden, omdat het niet altijd overal hard genoeg waait.
Het is niet makkelijk om zomaar een vergelijking te maken tussen verschillende energiesoorten. Verschillende soorten energie worden namelijk door de overheid verschillend belast of gesubsidieerd. Bovendien is de kostprijs van energie verkregen van oude afgeschreven centrales anders dan die van nieuwe centrales. Ook windenergie krijgt subsidie: de prijsschommelingen die het gevolg zijn van variërende windsnelheid worden voor de consument opgevangen.
Voor- en tegenstanders van windenergie hebben hun eigen argumenten m.b.t. de kosten van windenergie en conventionele energie. Zo willen de voorstanders dat de externe kosten van fossiele energie verrekend worden. Anderen vinden dat ook de kosten voor de back-up door conventionele centrales voor het geval van windtekort in de prijs van windelektriciteit moet worden meegenomen. De discussie blijft daarover voortduren.
[bewerk] Energetisch
De windenergiewet van Betz zegt dat onafhankelijk van de windsnelheid maximaal 59% van de kinetische energie aan een luchtstroom kan worden onttrokken. Het maximale elektrische vermogen van een windmolen, het nominale vermogen, wordt dus begrensd door de energiewet van Betz en de ontwerpeigenschappen van de molen. Een windmolen kan echter door de variabele wind niet voortdurend het nominale vermogen leveren. De productiefactor is de verhouding van het daadwerkelijk gerealiseerde vermogen en het nominale vermogen, en is een indicatie voor het praktisch rendement van een windmolen. Deze productiefactor bedroeg in de afgelopen jaren afhankelijk van de windomstandigheden en het ontwerp van de molen 17 (+/-4)%. Van de kinetische energie van de wind wordt uiteindelijk dus minder dan 10 (+/-3)% in de vorm van elektrische energie aan het elektriciteitsnet geleverd. Moderne windmolens benaderen al het theoretisch maximale rendement zodat verbetering aan het ontwerp niet tot een aanmerkelijk grotere productiefactor zal leiden.
[bewerk] Verminderde CO2-uitstoot
Windenergie wordt ook wel beoordeeld op de hoeveelheid CO2-uitstoot die ermee wordt vermeden. Reductie van de CO2-uitstoot draagt bij aan het afremmen van het broeikaseffect. Dit is de belangrijkste reden dat de regering vanuit het Kyoto klimaatverdrag de bouw van windparken stimuleert. De redenering is dat kolen- en gascentrales minder hoeven te produceren en de daarbij behorende CO2-uitstoot dan ook minder is. Die berekening is arbitrair: kolencentrales geven bij dezelfde energieproductie bijvoorbeeld meer CO2 dan centrales op aardgas. Verder kan windenergie natuurlijk ook kernenergie vervangen, in welk geval de verminderde CO2-uitstoot erg klein is. In 2004 werd door de toepassing van windenergie de CO2-uitstoot met 6,1 promille gereduceerd.
Tot slot maakt duurzame energie onze maatschappij onafhankelijker van de leveranciers van fossiele brandstoffen. Naarmate fossiele brandstof schaarser wordt, wordt de aanvoer onzekerder en duurder. Daarom is naast het rendement van een windmolen ook de absolute hoeveelheid opgewekte energie van belang.
[bewerk] Ervaring met windenergieprojecten in Denemarken
Denemarken heeft wereldwijd de relatief grootste bijdrage van windenergie aan de eigen elektriciteitsbehoefte (ca 20%). Mede dankzij deze thuismarkt is de Deense windturbine-industrie marktleider met een omzet van ca. 3 miljard euro per jaar en beheerst ze ca 40% van de wereldmarkt (2003). Denemarken wordt daarom, zowel door voor- als tegenstanders van windenergie, als voorbeeld voor de mogelijkheden en beperkingen van grootschalige inpassing van windenergie gezien.
De situatie van Denemarken is echter niet automatisch te vertalen naar andere landen. Aan de ene kant ligt Denemarken geografisch gunstig. Het kan daardoor makkelijk elektriciteit uitwisselen met Duitsland, Zweden en Noorwegen. De laatste twee landen hebben een grote capaciteit aan waterkrachtcentrales die geschikt zijn om fluctuaties in het windaanbod op te vangen. Aan de andere kant heeft Denemarken ook een groot aandeel decentrale warmtekrachtcentrales die elektriciteit produceren als er warmtevraag is. Verder is in de Deense wet vastgelegd dat windelektriciteit altijd voorrang heeft en dat windturbines bij een dreigend overschot niet mogen worden afgekoppeld. Om vraag en aanbod van elektriciteit in balans te houden is Denemarken daarom sterk afhankelijk van elektriciteitsuitwisseling met de buurlanden.
Critici, zoals Ole T. Krogsgaard, vinden het verschil tussen opbrengsten en kosten bij internationale levering en afname van elektriciteit te groot. De kosten van windenergie en decentrale warmtekracht samen in vergelijking met een systeem gebaseerd op moderne conventionele centrales in 2000 werd door hem op 1,3 miljard euro per jaar geschat. De Deense windturbine-organisatie wijst erop dat er geen onderbouwing voor dit getal is.
Critici wijzen op een aantal incidenten waarbij door een plotselinge verandering in het windaanbod een black-out dreigde. Voorstanders van windenergie (zoals prof van Kuijk) wijzen erop dat deze incidenten tot een aantal verbeteringen in de windturbines hebben geleid. Zo draaien moderne windturbines bij hogere windsnelheden door en hoeven ze bij kortsluiting op het net niet meer te worden afgeschakeld.
Na het aan de macht komen van een conservatief-liberale regering in 2001 werd in Denemarken in eerste instantie besloten het aandeel windenergie in Denemarken niet verder uit te breiden. In 2004 kwam men echter terug op deze beslissing.
In 2005 publiceerde de netbeheerder Elkraft een rapport waarin wordt geconcludeerd dat 50% windenergie in 2025 technisch en economisch haalbaar is[5].
[bewerk] Discussie over windenergie en publieke opinie
Critici zoals Halkema, Lukkes en Kreuger menen dat windenergie een achterhaalde methode van elektriciteitsopwekking is. Zij kregen veel aandacht in een uitzending van Zembla en in Elsevier. Zij hebben een aantal publicaties uitgebracht waarin ze hun kritiek onderbouwen. Reacties vanuit de windenergiewereld zijn bijvoorbeeld te vinden op de website van de Nederlandse Windenergie Associatie. De website van het Nationaal Kritisch Platform Windenergie is een van de sites die de argumenten van de tegenstanders verwoordt.(zie externe links).
Daarnaast is er vaak verzet van omwonenden van toekomstige windparken vanwege angst voor overlast.
Een positievere aanpak is bijvoorbeeld als omwonenden kunnen deelnemen als mede-eigenaar, maat. De deelnemers kunnen zich dan identificeren met "hun" molen, waardoor de weerstand meestal wordt voorkomen. Zo is in Kerkrade een project met 2 turbines geslaagd. Daar waren 600 participaties van 2625 EUR beschikbaar voor omwonenden. Een ander voorbeeld is de boer die een molen naast zijn boerderij heeft staan, en in de slagschaduw en het lawaai woont, maar voor hem wordt dat allemaal ruimschoots gecompenseerd door de winst.
[bewerk] Overheidsbeleid in Nederland
Het overheidsbeleid is er op gericht om in 2010 1500 MW aan land en in 2020 6000 MW windturbines off-shore te hebben. Deze doelstellingen zijn vastgelegd in de Bestuursovereenkomst Landelijke Ontwikkeling Windenergie (BLOW akkoord). En komt rechtreeks voort uit de Kyoto afspraken.
Het overheidsbeleid in Nederland is sterk wisselend geweest. In het begin werd de installatie van windturbines gesteund door middel van steeds wisselende vormen van investeringssubsidies. Daarna door vrijstelling van de REB. Tot augustus 2006 werd windenergie ondersteund via de MEP-regeling. De bedoeling van deze subsidie was om in het hele land windenergie ongeveer even rendabel te laten zijn, zodat in elke regio windenergie projecten gerealiseerd konden worden. Ondersteuning van windenergie dient niet alleen om nu schone stroom op te wekken, maar ook om de industrie de kans te geven om de leercurve te doorlopen en zo tot kostendalingen te komen.
| Bron(nen): |
|
[bewerk] Externe links
- Nederlandse Windenergie Associatie (Belangenvereniging)
- Projectbureau Duurzame Energie (Voorlichtingsbureau)
- Belgische energiestatistieken (FOD Economie)
- Nieuws Windaanbod (WSH)
- Nationaal Kritisch Platform Windenergie
